Celdas.

Unidad IVTema: 4.2 "Celdas".

Integrantes

°Chavez Dominguez Cesar Adrian °Mendoza García Rafael °Montoya Gómez Patricia Karla °Ortiz Marquez Sarai

Índice

4.2.1 Celda voltaica.4.2.2 Potenciales estandar de reducción. 4.2.3 Pilas y baterías. 4.2.4 Celdas electrolíticas. 4.2.5 Electrólisis. 4.2.6 Leyes de la electrólisis de Faraday. 4.2.7 Galvanoplastia.

Celda voltaica.

• Las Celdas voltaicas o galváncias, son un dispositivo en el que la transferencia de electrones, (de la semireacción de oxidación a la semireacción de reducción), se produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos; de esta manera el flujo de electrones (corriente electrica) puede ser utilizado

¿Cómo funciona una celda galvánica?

En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico, conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación, hacia los conductores metálicos.

Estos conductores eléctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico; los electrones entran así a la semicelda catódica produciéndose en ella la reducción.

A medida que se produce la oxidación y la reducción de los electrodos, los iones del puente salino emigran para neutralizar la carga en los compartimientos de la celda.Los aniones emigran hacia el ánodo y los cationes hacia el cátodo.

Potencial estandar de reducción.

1.-El potencial de reducción es como se conoce a la tendencia de las especies químicas en una reacción redox o de un electrodo en una celda galvánica a adquirir electrones.

2.-El potenciómetro solo permite circular una corriente pequeña, de modo que la concentración de las dos semiceldas permanece invariable. Si sustituimos el potenciómetro por un alambre, pasaría mucha más corriente, y las concentraciones variarían hasta que se alcance el equilibrio.

3.-En este momento no progresaría más la reacción, y el potencial "E" se haría cero. Cuando una batería (que es una celda galvánica) se agota (V=0) los productos químicos del interior han llegado al equilibrio químico, y desde ese momento la batería ha muerto.

Potencial estandar de reducción.

• Si resulta que el potencial medido es positivo, será porque el electrodo realmente actúa como cátodo y en él tiene lugar la reducción. Este electrodo tiene más tendencia a reducirse que el hidrógeno (que es el que actúa como ánodo).

• Si el potencial medido es negativo, será que su tendencia a reducirse es menor que la del electrodo de hidrógeno, por lo que realmente actúa como ánodo, y en él tiene lugar la oxidación (el electrodo de hidrógeno es el que se reduce).

Potencial estandar de reducción.

Cuanto más positivo sea el potencial estándar de reducción de un electrodo mayor será su tendencia a reducirse y cuanto más negativo sea mayor será su tendencia a oxidarse.

Pilas y baterías.

A menudo, los objetos de uso común y cotidiano necesitan dispositivos que suministren la corriente eléctrica necesaria para su correcto funcionamiento. Dichos dispositivos reciben el nombre de pilas o baterías.

La pila más sencilla y también la más económica es la llamada, pila seca.

La pila seca es de más usadas; proporciona un voltaje de 1,5 V y se usa en linternas, radios, y pequeños electrodomésticos.

Pilas y baterías.

Batería. Contiene una o más celdas electrolíticas en las cuales ocurren reacciones químicas para la generación de potencial eléctrico entre dos terminales insertadas; este potencial disminuye conforme la corriente pasa a través de una carga. La batería irá perdiendo esa diferencia de potencial conforme pase el tiempo aún si no es usada, pero puede recargarse al ser conectado inversamente a una corriente eléctrica; para ello existen los cargadores de batería.

• Pila: Es un dispositivo que contiene una celda electrolítica en la cual existe una diferencia de potencial; ésta diferencia de potencial no se pierde con el paso del tiempo pero cuyos elementos que componen a la pila para producir una corriente eléctrica se deterioran, por ello cuentan con una fecha de caducidad.

Pilas y baterías.

Para comprender mejor el funcionamiento de la batería y de la pila, tomemos la parte fundamental de éstas: la celda. Para la explicación del principio de su funcionamiento, se tomará como referencia la celda de Daniell. Esta celda está compuesta por un placa de cobre, la cual es un electrodo, que está parcialmente sumergida en una solución de sulfato de cobre (II) -o sulfato cúprico-, mientras que una placa de zinc está también parcialmente sumergida en una solución de sulfato de zinc; ambas soluciones -electrolitos- se encuentran separadas por medio de una membrana porosa.

Celdas electroliticas

Se denomina celda electrolítica al dispositivo utilizado para la descomposición mediante corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos.

Las celdas electrolíticas están constituidas por un recipiente; el cuál contiene al electrólito y debe ser de un material que no reaccione con éste, dos electrodos (uno funciona como cátodo y el otro como ánodo) quiénes permiten el paso de la corriente eléctrica. Una fuente de voltaje y un amperímetro.

Diferencias entre una celda Galvánica y una Electrolítica.

Las celdas galvánicas (también llamadas voltáicas) almacenan energía química. En éstas, las reacciones en los electrodos ocurren espontáneamente y producen un flujo de electrones desde el cátodo al ánodo (a través de un circuito externo conductor). Dicho flujo de electrones genera un potencial eléctrico que puede ser medido experimentalmente.

Las celdas electrolíticas por el contrario no son espontáneas y debe suministrarse energía para que funcionen. (fíjese en la otra figura). Al suministrar energía se fuerza una corriente eléctrica a pasar por la celda y se fuerza a que la reacción redox ocurra.

Electrólisis

La electrólisis es un proceso mediante el cual, al hacer pasar una corriente eléctrica a través de una sustancia (en solución o fundida) se separa en los iones que la forman, este proceso se utiliza para descomponer una sustancia en sus elementos, para purificar metales y para aplicar una capa metálica externa a un objeto

TIPOS DE ELECTROLISIS

1.-Electrolisis de sales fundidas. Las sales que son producto de enlaces iónicos tienen entre sus características un alto punto de fusión y de ebullición. Cuando se va a realizar la electrolisis de una sal fundida, debe aumentarse la temperatura lo suficiente para que pueda darse el cambio de estado sólido al líquido. Una vez logrado lo anterior, se procede a colocar los electrodos y a suministrar la corriente necesaria para que el proceso electrolítico se lleve a cabo.

2. Electrolisis de disoluciones acuosas.Como su nombre lo indica, se procede a partir de la disolución de sales en agua, con lo cual se puede obtener la disolución iónica de la sal sin tener que elevar su temperatura, lo cual representa un ahorro tanto de energía como de dinero. Sin embargo, el medio acuoso interviene de forma determinante en el proceso electrolítico y puede suceder que si el potencial estándar de reducción de la sustancia es menor que el correspondiente al agua, se obtenga oxigeno o hidrogeno en lugar de la sustancia deseada.

3. Electrolisis con electrodos activosExiste este tipo de electrolisis en el que se utilizan electrodos activos, entendiendo que tanto el ánodo como el cátodo participan en la reacción.

Leyes de la electrólisis de Faraday.

Las Leyes de Faraday o Leyes de la Electrólisis son fórmulas que expresan de manera cuantitativa las cantidades depositadas en los electrodos. Estas leyes fueron enunciadas por Michael Faraday en 1834.

1ª Ley de Faraday de la Electrólisis:

La cantidad de masa depositada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado por el electrodo: masa desprendida = k (constante) · Q = k · I · tdonde Q es la carga en culombios, I la intensidad en amperios y t el tiempo en segundos.

2ª Ley de Faraday de la Electrólisis:

La cantidad de masa depositada de un elemento en un electrodo es proporcional a su peso equivalente (peso atómico dividido entre su número de oxidación):masa desprendida = k (constante)· peso atómico / nº oxidación

Ley unificada de Faraday (ley unificada de la electrólisis):

La cantidad de electricidad que es necesaria para que se deposite 1 equivalente gramo de un elemento es F = 96500 culombios (constante de Faraday). Como 1 equivalente gramo es igual al peso atómico / nº de oxidación en gramos:masa desprendida = I · t · (peso atómico / nº de oxidación) / 96500donde I es la intensidad en amperios y t el tiempo en segundos.

GALVANOPLASTIA

Proceso en virtud del cual, por medio de la electricidad, se deposita un metal sobre otro. Se hace dimanar una corriente eléctrica de las placas sumergidas (ánodos) hacia el objeto que se ha de galvanizar, a través de una solución de sales metálicas (electrólisis). Los ánodos son del mismo metal que la electrólisis y se disuelve en ella lentamente. Los iones de metal son atraídos por los objetos que se galvanizan y se despojan aquí de sus cargas eléctricas y se depositan sobre sus superficies.

Usos de la Galvanoplastia

Los objetos que son galvanizados son primeramente limpiados, después puestos en un baño que contiene iones, o átomos positivamente cargados, del metal que se depositará sobre ellos. El objeto que se plateará se conecta al final de una fuente eléctrica negativa, que ocasiona que el objeto atraiga los iones positivos de metal en el baño.

Problemática medioambiental

La actividad de tratamiento de superficies produce fundamentalmente efluentes líquidos de dos tipos. Por un lado aparecen cargas contaminantes altas, en volúmenes relativamente pequeños (efluentes generados en los baños de proceso), y por otro, efluentes con cargas contaminantes diluidas en grandes volúmenes de agua (efluentes procedentes de los enjuagues o lavados).

Gracias por su atención.